שגשוג

 

 

אין עוד ספק בכך שחיידקי המעיים שלנו מהווים מעין גנום שני – מיקרוביום – המשפיע על תהליכים שונים שמתחוללים בגופנו. אבל כיצד בדיוק הם עושים זאת? או, במילים אחרות: מהו המנגנון שבאמצעותו משפיעים החיידקים על מארחיהם? פרופ' ערן סגל, ד"ר ערן אלינב, וחברי קבוצות המחקר שלהם במכון ויצמן למדע, מציעים לגשת לפתרון השאלה הזאת בדרך חדשה: להעריך באיזו מהירות משגשגים החיידקים השונים. במאמר שפורסם באחרונה בכתב-העת המדעי Science דיווחו המדענים, שגישה זו כבר מגלה קשרים מעוררי עניין בין שיעור שגשוג החיידקים לבין מצבים שמובילים להתפתחות מחלות כמו סוכרת מסוג 2, מחלת מעי דלקתית, ועוד.

 

המחקר בוצע בין היתר באמצעות טכניקות ריצוף גנום מתקדמות, המשמשות במחקרי מיקרוביום עכשוויים רבים, שבהן מרצפים את כל הדי-אן-אי החיידקי שבדגימה. מהמקטעים הקצרים בונים המדענים תמונה של זני החיידקים ושל כמותם היחסית. אך צוות המחקר של מכון ויצמן למדע, בהובלת תלמידי המחקר טל כורם ודוד זאבי, ממעבדתו של פרופ' סגל מהמחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית, ששיתפו פעולה עם ד"ר עדינה ויינברגר ותלמיד המחקר יותם סואץ ממעבדתו של ד"ר אלינב מהמחלקה לאימונולוגיה, הבחין בכך שטכניקת ריצוף זו הכילה מידע נוסף.

 

"החיידקים שבדגימה עושים את מה שחיידקים יודעים לעשות", אומר פרופ' סגל, "הם מייצרים עותקים של הגנום שלהם, כך שהם יכולים להתחלק ולהתרבות. כך, רוב תאי החיידקים מכילים יותר מגנום אחד – למשל, גנום וחצי, או גנום ושלושה רבעים". היות שבמקום שבו מתחיל הרצף הגנטי להשתכפל יש צופן שמשמעותו "התחלה", ובסוף הגנום המשתכפל יש צופן קצר שמשמעותו "סיום", יכלו המדענים לזהות את נקודת ה"התחלה" כרצף הקצר שהיה השכיח ביותר בדגימה. הרצף בעל השכיחות הנמוכה ביותר הוא מקטע הדי-אן-אי שמועתק אחרון. המדענים מצאו, שניתוח הכמויות היחסיות של צופן ההתחלה ושל צופן הסיום עשוי לבטא את שיעור השגשוג של כל זן חיידקים.

 

חברי צוות המחקר בדקו נוסחה זו בניסוי, ראשית בתרביות של זן יחיד, שבהן אפשר היה לבקר את שיעור השגשוג ולצפות בו, לאחר מכן במערכות מודל בעלי-חיים מרובות, ולבסוף במיקרוביום של בני-אדם, על כל מורכבותם. כך הם מצאו, כי השיעור המוערך של שגשוג החיידקים כמעט זהה לשיעור השגשוג שנצפה בפועל. "כעת", אומר ד"ר אלינב, "אנחנו יכולים סוף-סוף לומר משהו על האופן שבו הדינמיקה של המיקרוביום שלנו קשורה לנטייה לַחְלות. שיעור השגשוג החיידקי מגלה מידע בריאותי שאינו נחשף בשיטות אנליזה אחרות".

 

ניתוח הנתונים מהניסוי במיקרוביום מבני-אדם העלה, ששינויים מסוימים בשיעור שגשוג החיידקים קשורים באופן ייחודי בסוכרת מסוג 2, ואחרים קשורים למחלת מעי דלקתית. קשרים אלה לא נצפו במחקרים שבוצעו בשיטות אחרות. מכאן, שהשיטה החדשה עשויה לשמש, בעתיד, כלי לאיבחון מוקדם, או לקביעת מידת יעילותו של טיפול פרוביוטי או אנטיביוטי.

 

משתתפים נוספים במחקר: ד"ר טלי אבנית-שגיא, מאיה פומפן-לוטן, נדב כהן ואלעד מטות מהמעבדה של פרופסור סגל; כריסטוף טהייס וד"ר מירב פבזנר-פישר ממעבדתו של ד"ר אלינב; וכן פרופ' רותם שורק מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית, וד"ר גיל יונה ופרופ' אלון הרמלין ממכון ויצמן למדע; וד"ר אלכסנדרה סירוטה-מדי ופרופ' רמניק קסוויאר מבית-הספר לרפואה באוניברסיטת הרווארד ומכון ברוד.